[포럼] `반도체 초격차전략` 汎국가 역량 모아야

유승화 아주대 명예교수

4차 산업혁명 시대에는 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT)과 클라우드(Cloud)가 주요핵심기술이라고 할 수 있는데 각자 기술만으로 새로운 패러다임이 바뀌지 못한다. 클라우드 센터에 AI를 구축한 후에 원격으로 사용자에게 서비스를 제공하면 사용자는 필요한 장비 구축 없이 사용할 수 있다. 클라우드는 AI를 확산시키는 역할을 할뿐만 아니라, 다양한 IoT 기기에서 얻어진 빅데이터를 제공하는 역할을 하며 서비스를 더욱 활성화 한다. 최근 서비스 제공자들은 직접 서버를 운영하는 대신에 아마존(AWS)과 MS·구글 등의 클라우드 서비스를 사용하는 편이 경제적이고 효율적이다.

2007년 엔비디아에 의해 개발된 GPU(Graphics Processing Unit)는 AI를 위한 딥 러닝 애플리케이션을 가속화함으로써 현재 혁신적인 제품으로 많은 분야에서 주목을 받고 있다. GPU는 자동차부터 휴대폰, 태블릿, 드론 및 로봇까지 다양한 애플리케이션에 적용되고 있다. 애플리케이션의 연산집약적인 부분을 GPU로 넘기고 나머지 부분만을 CPU에서 처리하는 GPU 가속컴퓨팅은 강력한 성능을 제공한다. CPU는 직렬 처리에 최적화된 몇 개의 프로세서로 구성된 반면, GPU는 병렬 처리를 효율적으로 처리하기 위한 수천 개의 효율적인 소형 프로세서로 구성되었다. 이러한 GPU와 같은 구조방식으로 클라우드 컴퓨팅 애플리케이션을 가속화할 수 있는 혁신적인 제품(가칭 Cloud Computing Unit(CCU))이 필요할 것이다. 따라서 클라우드 병렬데이터 처리 효율을 높이는 새로운 컴퓨터 구조와 분산 데이터처리시스템이 지원되어야 한다. 이러한 CCU를 사용하면 시스템 구축비용을 크게 낮추면서도 대용량 병렬데이터 처리 시간을 대폭 단축해 효율을 극대화할 수 있다.특히 CCU의 효용성은 클라우드 데이터 처리를 반복해 사용하는 애플리케이션 분야에서 크게 주목받고 새로운 시장이 형성 될 것이다.

올해 반도체 D램 시장은 지난해 보다 37%나 증가할 것으로 전망되고 클라우드 컴퓨팅 서버의 메모리 수요가 증가하면서 삼성전자는 무난하게 반도체 매출 1위를 수성할 것으로 예상된다. 현재 삼성의 가장 큰 고객은 클라우드 서비스 시장 1위를 하고 있는 아마존이다. 한편 중국은 세계 반도체 수요의 60% 이상을 차지하며 자국 반도체 제품 수요를 늘리겠다는 목표로 중국 정부는 현재 15%에 못 미치는 반도체 자급률을 오는 2025년 70%까지 끌어올리기 위해 최대 약 170조원을 투자하겠다고 한다. 중국 공정기술은 32단 64GB 수준. 삼성전자는 2014년 32단 128GB를 생산했고, 현재 64단 256GB를 생산하고 연내 92단 예상이다. 중국이 저가 반도체를 대량 공급하더라도 기술수준과 제품신뢰도가 중요한 산업 특성상 수요를 끌어들이기 쉽지 않을 것이고 특히 기업용 SSD 등 고부가 메모리반도체가 시장 수요를 주도하고 있어 중국의 저가제품은 설 자리가 적을 것으로 보인다. 그러나최근 유례없는 메모리 반도체 호황이 지속되고 있는 가운데, 우리는 메모리 반도체를 기반으로 경쟁력을 가지고 잘 수행하고 있지만 차세대 핵심동력 반도체산업에 대한 전략적 대책이 미비한 상태이다. 기존 PC와 스마트폰 중심의 수요와 함께 4차 산업혁명 시대에는 AI, IoT 및 클라우드가 새로운 수요를 창출하면서 반도체 업계는 한동안 탄탄한 성장세를 이어갈 것으로 예상되지만 중국의 추격이 예사롭지 않기 때문에 지속적인 새로운 혁신 제품이 없으면 미래를 보장할 수 없다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기위한 CCU는 혁신 제품이기 때문에 많은 분야에서 주목과 새로운 시장이 전개될 것이다. 여러 CCU에 대용량 데이터를 효과적으로 분산 중복시켜 안정성을 주는 분산데이터 처리시스템과 분산 환경의 병렬데이터 처리기법에 대한 혁신적인 아키텍쳐와 알고리즘 연구 개발이 필요하며 그에 대한 지적재산권 확보도 매우 중요하다. 따라서 실제 상용서비스가 안전하고 신속하게 제공된다면 향후 CCU 시장은 급속히 성장할 것으로 예상되며 경쟁 또한 급격히 심화될 것으로 예상된다. 그러나 CCU의 경쟁력은 얼마나 큰 대용량 로컬메모리를 지원하느냐에 따라 성능이 좌우되기 때문에 우리의 핵심역량인 메모리 반도체 기술을 활용할 수 있는 매우 좋은 기회이며 새로운 반도체 시장을 개척할 수 있다.

따라서 지금이라도 국가적으로 대비하지 못한다면 차세대 성장 동력산업 기회를 잃을 것이다. 전략적으로 국가연구소, 기업, 대학교가 역할 분담하여 국가적 대책이 필요하다. 연구소와 기업은 협력하여 CCU 분산데이터 처리시스템과 분산 환경의 병렬데이터 처리기법에 대한 아키텍쳐와 알고리즘 연구개발에 총력을 기울이고, 대학은 클라우드 핵심 기반 기술을 수행할 수 있는 최고 수준의 인력을 양성하여 연구개발에 더 높은 수준의 성과를 창출할 수 있도록 기반을 확립하기 위해 최선을 다하여야 한다.